飛行器紅外輻射特征及發(fā)動機(jī)艙蒙皮降溫規(guī)律研究.pdf

1、戰(zhàn)斗機(jī)超音速飛行使機(jī)身蒙皮受到強(qiáng)烈的氣動加熱，同時(shí)后機(jī)身發(fā)動機(jī)艙蒙皮受到來自內(nèi)部高溫發(fā)動機(jī)壁面的加熱，導(dǎo)致整機(jī)蒙皮成為8-14μm的主要紅外輻射源；同時(shí)發(fā)動機(jī)排氣噴管以及發(fā)動機(jī)腔體的高溫可視部件是3-5μm波段的主要紅外輻射源，這些紅外輻射特征正是各種紅外制導(dǎo)武器探測和跟蹤的主要信號源。近年來隨著以8-14μm波段紅外輻射為目標(biāo)的紅外成像探測技術(shù)的發(fā)展，紅外制導(dǎo)武器已經(jīng)從單一的短波3-5μm波段制導(dǎo)向長波8-14μm波段發(fā)展，由點(diǎn)源探測

2、能力逐步實(shí)現(xiàn)多波段的成像探測能力，使得紅外制導(dǎo)武器對作戰(zhàn)飛機(jī)的威脅更加嚴(yán)重，飛行器的紅外隱身能力也變得愈加重要，開展飛行器紅外輻射特征分析及發(fā)動機(jī)艙蒙皮降溫規(guī)律研究對于提高飛行器的紅外隱身性能具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值和意義，本文主要的研究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：
　　（1）針對一個(gè)固定翼飛行器簡化模型，在飛行器機(jī)身溫度場建模中綜合考慮了超音速飛行氣動加熱、發(fā)動機(jī)艙內(nèi)部流動換熱，以及排氣噴流對飛行器后體的傳熱影響，在此基礎(chǔ)上計(jì)算得到了飛行

3、條件下的外流場、整機(jī)蒙皮溫度場以及紅外輻射場的詳細(xì)結(jié)果，并對其進(jìn)行了分析。研究了飛行馬赫數(shù)、蒙皮表面發(fā)射率、以及局部高溫區(qū)蒙皮降溫和降發(fā)射率等因素對飛行器整機(jī)紅外輻射特征分布的影響規(guī)律，得到了上述影響因素下的飛行器蒙皮紅外輻射特征變化規(guī)律。
　　（2）設(shè)計(jì)加工了發(fā)動機(jī)艙蒙皮降溫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對通風(fēng)冷卻、輻射遮擋、傳導(dǎo)隔熱以及改變壁面發(fā)射率等措施的表面降溫規(guī)律進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和傳熱分析，得到各種不同措施的降溫

4、規(guī)律；通過數(shù)值計(jì)算方法，分析了各種冷卻措施在高空真實(shí)環(huán)境下的發(fā)動機(jī)艙表面降溫效果。
　　（3）數(shù)值研究了軸對稱噴管和二元噴管的飛行器排氣系統(tǒng)紅外輻射特征，得到二元噴管對后機(jī)身氣體和發(fā)動機(jī)腔體的紅外輻射抑制效果；研究了單雙發(fā)動機(jī)噴管對排氣系統(tǒng)紅外輻射的影響規(guī)律，探討了單發(fā)動機(jī)噴管和雙發(fā)動機(jī)噴管紅外輻射強(qiáng)度大小和分布特性；隨后對整機(jī)模型的后機(jī)身排氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行一體化修型，增加噴管的延伸遮擋結(jié)構(gòu)并研究其紅外輻射的抑制效果。
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5、計(jì)算得到不同縮比模型的飛行器蒙皮溫度場和噴管流場，通過分析不同縮比模型的蒙皮紅外輻射特征、噴管氣體紅外輻射特征以及噴管腔體的紅外輻射特征，初步探討了尺寸縮比因子與飛行器紅外輻射強(qiáng)度的關(guān)系。
　?。?）設(shè)計(jì)加工了縮比尺寸的飛行器試驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄟ^多路溫度控制系統(tǒng)對其進(jìn)行局部加熱，模擬飛行器的氣動加熱溫度場，然后采用紅外熱成像系統(tǒng)對機(jī)身溫度場進(jìn)行拍攝記錄，通過熱圖像計(jì)算機(jī)處理得到試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷募t外輻射亮度和不同視角下的紅外輻射輻射強(qiáng)度；通過溫